DES密碼系統演算法(一)-回合金鑰的產生 重點整理By Krizal Chen

krizal

DES密碼系統演算法(一)-回合金鑰的產生 重點整理
前言:
昨天晚上我弟突然拿出一份像電路圖和密碼表的東西給我，
問我會不會，我跟他說這是幹什麼用的，他說是期中考要用的，
% ]6 D. H7 ?+ F/ F; ^5 q; k6 d+ E  k看了下不就是鼎鼎大名的密碼演算法之一的DES，
想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
7 s4 k: a6 e  ?3 a( p' {DES原本是有想看下，但是個人不常用，所以就一直擱著，
我就跟我弟說 我對DES沒什麼研究，但給我30分~1小時，
我給你答案。
' r% v4 r9 r% F1 ~
開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
7 |$ G) u3 P) I, X- X5 h這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。
$ Y1 |% c; y! t; a( H
本文:
DES屬於近代密碼系統，
6 h( u. d& g2 W$ {8 B設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
4 ?( O6 {0 U( T2 e4 h: pDES主要分三部分:
1.回合金鑰 Key(do 16 times)
( `0 l" P. F* x2.加密(do 16 times)
3 Q  T' l8 F# [* x. ~3.解密(do 16 times)
. ~2 `6 H% o- }$ z3 J$ ?
回合金鑰產生:
4 n# O) g* F0 F1 v: z: T* H8 |(1.)每7bit加入 odd parity check，
0 d4 F3 i9 S5 v7 z- E把56 bit的key擴展到64bit。
(2.)將64 bit的key依照KP(Key Permutation)重新分配，
( {# @) h' N" C. x' U! c重新分配後減縮為原本的56bit，切割56bit各半為28bit
: }2 r2 e$ P7 U: ^, Q; Q4 J(Kl & Kr = 28bit)。
(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
(4.)將移位後之Kl和Kr依照
3 T, {9 J4 ]7 ^3 [$ y# @CP(Compression Permutation)重新分配，
+ w' N/ l( |/ F2 C, F) O# ^即產生key1。
(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
- ^: p' c- ^8 ]" i(key1、key2、key3...key16)。
/ a) h) [- r, z
Permutation table ex:
! n# r  z7 {$ I/ M8 N# z
Permutation operation ex:
+ t- x8 H  p% T; Z  _. K( i
" o) D& {9 a, ]  n2 z. F/ ~
結語:
盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
+ l6 {0 R& D$ W) S關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。
' c, w/ u) J3 m' E8 d+ g$ X
Krizal Chen
2009 04 16 Thur


) m$ \) E/ \0 ?" j原帖:
8 W8 u/ y" U$ chttp://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
# k. t# i4 a; S5 x' Whttp://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx
+ d, c( n4 F: X7 p
[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
  C6 K7 D# a; B- v; N3 y/ ~讓想多學點東西的人看，
對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。

而關於lz77 和 lz78 family的加密，
有興趣的也可以去看看，應該比DES簡單點。

krizal

個人是很客觀的，
3 P) W& w: q( b) g如果不需要這種帖，
7 a) m$ i1 E7 u- z4 D, N也可以提出，以後就不再放出。

慵懒悠悠

嘛，现在在信息安全课上有上密码学
8 u8 j1 Y: n' V. k" z% N
, x8 o' {% b: J- h+ s3 hDES的话，是典型的分组密码算法
: x  y5 r1 z2 q" l& J; i整个算法流程而言并不算复杂，16轮的迭代加密，最后逆IP置换
算法流程：
IP(X)
! ^8 V* c/ ?  }! q2 H     FOR i=1 to 16
4 z" M0 L  A( U( I# l            L(i)=R(i-1)
            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
9 T. n/ P& U  i     NEXT i
IP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
嘛，现在在信息安全课上有上密码学

DES的话，是典型的分组密码算法
整个算法流程而言并不算复杂，16轮的迭代加密，最后逆IP置换
算法流程：
IP(X)
) n  l6 d8 T; ?& N  Z9 {8 y+ ~/ p     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            ...

是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
$ x! j) H7 ^& U4 Y{
; [; c6 i+ g6 Z/ T" v2 [6 B        int s1[4][16]={
3 Q5 @8 N3 X% ?                14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
. K& `9 n4 _5 \- t8 A) b                0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
3 M$ v! N, l6 U                4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
1 H  \1 \6 B4 p% i4 o5 ^                15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13
+ T$ y3 m7 ^3 h7 _% N1 a5 J5 ]8 O          };

        int s2[4][16]={
                15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
9 }& Z# A' e1 k3 T% n+ i; e6 s                3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
                0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
                13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9
# U* p: ^/ p9 e& `! y2 ~           };
9 ]3 O. ~# T9 e/ r/ I
        int s3[4][16]={
8 J0 t/ L# I7 M                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
# o. U, D" O5 e2 B                13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
                13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
3 W5 n; E" y  t, @# M6 l$ k                1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12
           };

        int s4[4][16]={
                7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
/ a% x, U) U" s                13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
3 a( p) K: R5 R3 k                10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
7 |$ ^( D4 Q' u& g0 V                3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14
           };
3 D, V/ t* u( s
% t. F( p/ k1 B' C) K( A        int s5[4][16]={
                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
                14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
  j+ q, A- K5 h8 _1 e                4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
                11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3
' H, o9 N6 c8 t1 s" l) V           };

# f4 v* g* b/ j  h        int s6[4][16]={
* C& G! l3 g2 c+ B) g                12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
2 f$ B/ E& Y& [5 V6 T; o9 H; G6 z: X                10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
                9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
9 j% ^) p; q$ J6 T2 G0 O( g0 p, O: e+ W: m                4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13
           };
5 T  h$ ~" U5 A- f) z, U- b
$ m2 [7 Y2 f4 n' b0 T        int s7[4][16]={
                4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
                13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
: u# M  t$ q% r! V" @  w3 e1 s                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
2 `+ X7 u/ g3 C2 V3 G: [# ~                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
- }6 |+ I  h1 }9 m/ r9 b. z           };

: Q  n8 n. |  `( |+ b0 h        int s8[4][16]={
1 c* s9 Z1 o( Z                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
3 M+ C4 _& k) ~                1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
                7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
( Y! \' B4 Z1 h& [. y# r- U3 r                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
           };
$ r0 Z& T, M/ ?}
" E2 b0 p, y7 r2 A0 M0 {6 F
" M) i/ S; K' c/ L& K7 e' y9 H2 F[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:46 编辑 ]

慵懒悠悠

这也就是我不怎么喜欢DES的原因所在，算法简单，但实现的时候数据的结构要另外考虑
6 b5 r! W  Q7 I" u) C
MD5这样的单向杂凑多好...

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:53 发表
" ?  ~' L1 J9 p9 j8 U% ?这也就是我不怎么喜欢DES的原因所在，算法简单，但实现的时候数据的结构要另外考虑
" K! J; J+ @8 n: q+ j1 H1 m
, z: i. Z" d' y5 I; _/ iMD5这样的单向杂凑多好...

  q8 [4 Z* y0 ]$ A& J3 L# b
哈 各種演算法各有優缺點，
DES 演算法簡單，單純用XOR執行快速，
/ d' j- s+ o' R" E就是需要再建立PERMUTATION TABLE.

MD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
但是只能單向驗證。

疾风之狼

支持一下，我对密码没什么研究。:loveliness: